CN102826819A - 一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法，它由粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、普通硅酸盐水泥、水玻璃、氢氧化钠组成。按照配合比将氢氧化钠溶于水中，完全溶解后加入到水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用；将粉料按照配合比加入搅拌机中混合均匀，按比例加入已配制好的碱激发剂搅拌3min即制得新型无机防水堵漏材料，可用于建筑物屋面、墙面、管道等部位的防水堵漏。与以水泥为主要基料的传统无机防水堵漏材料相比，本发明具有早期强度高、抗渗性好、抗冻耐热等技术优点，且大量利用工业废渣，生产过程绿色环保，在产生经济效益的同时也具有良好的社会效益。

Description

一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑用防水堵漏材料，具体涉及一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法。

背景技术

建筑物渗漏主要表现在墙面、屋面、门窗洞口、管道等部位，是影响现代混凝土结构使用寿命的重要病害，如何有效地止水堵漏是当前一项研究热点。现有的防水堵漏材料总体上分为有机型和无机型两大类，有机型防水堵漏材料易老化，用于混凝土结构防水堵漏时效果较差；无机型防水堵漏材料不存在老化问题，能够在混凝土结构表面快速固化，生产成本低，堵漏效果好，是目前建筑用防水堵漏的主要方式。目前市面上无机防水堵漏剂品种很多，但基本是以水泥为基材，加入无机或有机添加剂制得。水泥在生产过程中能耗大，且产生大量粉尘及CO₂、SO₂等有害气体，环境污染严重。而且水泥基材料由于其自身水化特点，存在强度发展缓慢，后期化学收缩大的问题，这影响了其防水堵漏效果。因此，开发一种性能优异、低碳环保的新型无机防水堵漏材料成为迫切需要解决的问题。

随着我国工业的快速发展，产生了大量的固体废渣并不断积存，不仅占用大量宝贵的耕地，而且还会产生粉尘或有毒物质污染周边环境。粉煤灰、钢渣、矿渣是目前常见的工业废渣，其主要成分为硅铝酸盐，具有潜在的胶凝活性。根据法国科学家J.Davidovits等人在20世纪70年代开始的研究，利用粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土等硅铝制材料与高碱溶液混合，在强碱激发下可以制备得到一种具有三维网络状的新型胶凝材料，即地聚合物（Geopolymer）。这类新型胶凝材料具有早期强度高、收缩小、耐久性好等优点，且生产过程不必经过高温煅烧，降低了能耗和温室气体排放，属于环境友好型材料。

目前，国内外还没有相关研究将地聚合物用于制备防水堵漏材料。以粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土为主要原材料，通过碱激发的方式制备一种新型地聚合物基防水堵漏材料，不仅有利于解决工业废弃物的资源占用和环境污染问题，而且可以解决现有水泥基防水堵漏材料强度发展缓慢、收缩大、耐久性差的问题，具有重要社会和经济效益。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法，解决现有水泥基防水堵漏材料能耗高、强度发展慢，耐久性较差的技术问题，并为工业废渣的利用提供一种途径和思路。

本发明以粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土为主要原材料，以水泥为调节剂，以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂，通过碱激发的方式制备得到一种新型无机防水堵漏材料。技术方案如下：

一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其组分和质量百分比如下：

粉煤灰：          10.0%～35.0%；

钢渣：            5.5%～30.0%；

矿渣：            15.0%～20.0%；

偏高岭土：        3.5%～23.0%；

水泥：            0%～12.0%；

水玻璃：          19.5%～34.3%；

氢氧化钠：        2.5%～5.3%；

水：              2.5%～11.5%。

一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其最佳组分及质量百分比如下：

粉煤灰：          11.24%～22.48%；

钢渣：            5.52%～28.09%；

矿渣：            15.99%～16.82%；

偏高岭土：        11.24%～22.48%；

水泥：            5.62%～11.24%；

水玻璃：          22.73%～28.48%；

氢氧化钠：        2.62%～3.98%；

水：              3.54%～8.81%。

所述粉煤灰为比表面积300～500m²/Kg的                                                

级粉煤灰。

所述钢渣为比表面积300～500m²/Kg的转炉钢渣粉。

所述矿渣为比表面积500～700m²/Kg的水淬粒化高炉矿渣粉。

所述偏高岭土为比表面积400～800m²/Kg的偏高岭土粉。

所述水泥为强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥。

所述水玻璃是模数为2.5的工业用水玻璃。

所述氢氧化钠为分析纯氢氧化钠。

一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。

步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。

步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。

将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。具体技术指标如下。

初凝：15min～97min；          终凝：25min～117min；

3d抗折强度≥5.92MPa；        3d抗压强度≥45.8MPa；

7d试件抗渗压力≥2.0MPa；     7d涂层抗渗压力≥0.7MPa；

冻融：-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落；

耐热：100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落。

本发明的优点在于：

（1）本发明的新型无机防水堵漏材料早期强度高，3d抗折强度和3d抗压强度远超过国家标准GB23440-2009中对缓凝型无机防水堵漏材料强度要求（3d抗折≥3.0MPa；3d抗压≥13.0MPa）；初凝时间在15min～97min之间连续可调，能够满足不同施工需求；抗渗、抗冻及耐热性能好。

（2）本发明的新型无机防水堵漏材料大量采用工业废渣矿渣、粉煤灰、钢渣粉，不仅变废为宝，有效节约了资源，而且减少了环境污染，属于绿色建筑材料范畴，同时能够降低成本。

（3）本发明的新型无机防水堵漏材料是一种绿色环保材料，通过碱激发方式制备地聚合物，其生产能耗仅为生产水泥的1/6～1/4，二氧化碳排放量仅为生产水泥的1/6～1/4，相比水泥基防水堵漏材料更为环保。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，仅对本发明作进一步的描述，而不是对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：

粉煤灰19.95%，钢渣9.98%，矿渣16.63%，偏高岭土19.95%，水玻璃26.56%，氢氧化钠3.39%，水3.54%。 

一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。

步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。

步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。

将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。

检测结果：初凝时间97min，终凝时间117min；3d抗折强度7.12MPa，3d抗压强度58.0MPa；试件抗渗压力2.2MPa，涂层抗渗压力0.8MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。

实施例2

一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：

粉煤灰11.24%，钢渣28.09%，矿渣16.63%，偏高岭土9.98%，水玻璃24.35%，氢氧化钠3.11%，水6.60%。

一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。

步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。

步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。

将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。

检测结果：初凝时间73min，终凝时间87min；3d抗折强度5.92MPa，3d抗压强度46.0MPa；试件抗渗压力2.0MPa，涂层抗渗压力0.7MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。

实施例3

一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：

粉煤灰19.95%，钢渣4.99%，矿渣16.63%，偏高岭土17.46%，水泥7.48%，水玻璃25.00%，氢氧化钠3.19%，水5.30%。

一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。

步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。

步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。

将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。

检测结果：初凝时间24min，终凝时间42min；3d抗折强度6.14MPa，3d抗压强度52.0MPa；试件抗渗压力2.3MPa，涂层抗渗压力1.0MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。

实施例4

一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：

粉煤灰19.95%，钢渣4.99%，矿渣16.63%，偏高岭土14.97%，水泥9.98%，水玻璃26.60%；氢氧化钠3.40%，水3.48%。

一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。

步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。

步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。

将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。

检测结果：初凝时间15min，终凝时间25min；3d抗折强度6.42MPa，3d抗压强度45.8MPa；试件抗渗压力2.6MPa，涂层抗渗压力0.8MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。

Claims (4)

1.一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其组分和质量百分比如下：

粉煤灰：          10.0%～35.0%；

钢渣：            5.5%～30.0%；

矿渣：            15.0%～20.0%；

偏高岭土：        3.5%～23.0%；

水泥：            0%～12.0%；

水玻璃：          19.5%～34.3%；

氢氧化钠：        2.5%～5.3%；

水：              2.5%～11.5%。

2.一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其最佳组分及质量百分比如下：

粉煤灰：          11.24%～22.48%；

钢渣：            5.52%～28.09%；

矿渣：            15.99%～16.82%；

偏高岭土：        11.24%～22.48%；

水泥：            5.62%～11.24%；

水玻璃：          22.73%～28.48%；

氢氧化钠：        2.62%～3.98%；

水：              3.54%～8.81%。

3.根据权利要求1所述的新型无机防水堵漏材料，其特征在于：所述粉煤灰为比表面积300～500m²/Kg的                                                

级粉煤灰；所述钢渣为比表面积300～500m²/Kg的转炉钢渣粉；所述矿渣为比表面积500～700m²/Kg的水淬粒化高炉矿渣粉；所述偏高岭土为比表面积400～800m²/Kg的偏高岭土粉；所述水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥；所述水玻璃是模数为2.5的工业用水玻璃；所述氢氧化钠为分析纯氢氧化钠。

4.根据权利要求1～3所述新型无机防水堵漏材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用；

步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后即得到新型无机防水堵漏材料。